本发明专利技术涉及一种对预处理后木质纤维素生物质进行生物脱毒的方法，具体步骤为：一、预处理原料的制备，二、生物脱毒与发酵，PDA培养基接种真菌Amorphotheca?resinae?ZN1，20～30℃培养；洗脱A.resinae?ZN1孢子接入到预处理后木质纤维素原料中，培养到有菌丝生长，作为一级种子；将一级种子接入到原料中，调节原料pH到4～7，含水量10～90％，20～40℃培养1～7天。本发明专利技术的优点：操作简单，对设备要求低，对预处理过程中产生的各种主要的抑制物有降解作用，保证高固体含量的同步糖化发酵连续性，减少工艺步骤，缩短工序时间和成本。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种以真菌固态培养的方式，对经过物理、化学或物理化学法预处理的木质纤维素生物质所产生的降解产物进行快速生物脱毒的方法。预处理过的木质纤维素生物质经生物脱毒后，即使在高固体含量条件下，(未经脱毒会引起较高抑制物浓度)，也能正常地进行同步糖化与发酵操作生产乙醇，具体的为。
技术介绍
以木质纤维素生物质为原料来生产燃料乙醇，不仅可以解决化石燃料枯竭的能源危机，也能缓解化石燃料带来的温室效应。更重要的是，木质纤维素生物质大多数是农林废弃物，原料廉价，来源广泛且可再生。木质纤维素生产燃料乙醇要经过预处理、酶水解、发酵、分离提纯等工序，其中预处理的成本和有效性、纤维素酶的生产成本和较高的乙醇得率等都是关键因素(Energy for Sustainable Development. 2009，13，174-182)。目前预处理方法主要有化学法、物理法、物理化学法以及生物法，其中高温稀酸预处理和蒸汽膨爆预处理是应用最广泛且技术最为成熟的两种预处理方法。而在这两种预处理过程中木质纤维素会发生部分降解，产生各种有机酸类，呋喃类和酚类化合物，并且化合物的浓度随着预处理强度的提高而增加。这些抑制物对酶解过程中纤维素酶的活性，乙醇发酵中酵母的生长和发酵都有明显的抑制作用。同步糖化与发酵(Simultaneous saccharification and fermentation, SSF)是将酶水解和乙醇发酵工序同时进行的工艺。因其能够避免酶水解过程所产生的高糖产物对酶的抑制效应，这一工艺已被广泛应用于燃料乙醇的生产。为了降低乙醇精馏过程的能耗， 必须在发酵过程获得较高浓度的乙醇，SSF过程中的固体含量也随之增高以提供较高的可供发酵的糖浓度。在高固体含量的SSF中，抑制物浓度也比较高，常导致酿酒酵母无法正常生长和发酵。因此，如何有效地脱除预处理后木质纤维素原料中的抑制物，即“脱毒”，对高固体含量条件下生产高浓度乙醇至关重要。目前对预处理原料进行脱毒的方法主要有物理法(真空蒸发等)；化学法(活性炭吸附，离子交换树脂吸附，以及沉淀等)；生物法(真菌漆酶或氧化酶，微生物直接应用) 等。前两种方法对设备和工艺的要求较高，成本也较高。而生物法脱毒的条件比较温和，没有新的抑制物生成，并且脱毒效果好。尤其是真菌应用于预处理后的水解液中脱毒效果最为明显，Lopez等于2004年筛选出Coniochaeta ligniaria，能够将水解液中的糠醛和羟甲基糠醛(浓度分别为20mM和15mM)完全降解，缺点是脱毒周期长。无论哪种脱毒方式，目前采用的大部分都是对酶水解后的水解液进行脱毒，这严重影响了同步糖化发酵工艺的连续性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供。本专利技术在于运用专利技术人从自然界中筛选得到的一株真菌A.reSinae ZN1，对预处理后的木质纤维素生物质中的抑制物进行快速降解的生物脱毒方法。本专利技术所提出的生物脱毒方法，不仅对不同预处理方法产生的各种类型的抑制物(乙酸，甲酸，乙酰丙酸，糠醛， 羟甲基糠醛，香兰素，对羟甲基苯甲醛)有快速的降解作用，而且脱毒方式是在酶水解前的固态木质纤维素原料中进行，从而保证高固体含量SSF生产乙醇工艺的正常连续进行。本专利技术的技术方案为采用固态培养的方式，用A.resinae zm对预处理后的木质纤维素生物质进行生物脱毒，并用该脱毒后的木质纤维素生物质在高固体含量条件下的同步糖化发酵生产乙醇，具体步骤为，具体步骤为一、预处理原料的制备(1)原料准备用粉碎机对玉米木质纤维素原料进行粉碎至0. 1 20mm，并经过水洗、烘干步骤，进行密封保存，以待预处理实验时用；(2)蒸汽膨爆预处理在160 240°C，0. 3 2. OMPa条件下，直接用水蒸汽在蒸汽爆破装置中对粉碎烘干的木质纤维素原料处理1 15min，处理后的木质纤维素原料放置在4°C冰箱中保存；(3)稀酸预处理用稀硫酸预浸粉碎后的木质纤维素原料，搅拌均勻放置过夜后放入反应器进行反应，稀酸浓度0.5 5% (w/w)，预处理时间1 15min，预处理温度为 160 240°C，得到预处理强度不同的各种木质纤维素原料；获得的木质纤维素原料放置于 4°C冰箱中保存以备后用；二、菌种和菌种培养基(1)煤油菌 Amorphotheca resinae ZNl 所述的脱毒菌种为Amorphotheca resinae ZN1，保藏该菌种的培养基为PDA ； A. resinae ZNl为专利技术人从自然界中筛选得到的一株子囊菌门的暗膜科真菌，用以木质纤维素原料的生物脱毒。A. resinae Zm试管斜面制备(PDA培养基)以及菌种保藏。削皮并被切成小块的土豆200g，加入IL去离子水，煮沸后用棉布过滤，并添加去离子水至IL ；每IL土豆液中加入葡萄糖和琼脂各20g，加热溶解混勻后分装到试管中，高温灭菌，条件为110 120°C，15 25min，冷却制成试管斜面，以Z字划线的方法在试管斜面上接种A. resinae ZNl，20 40°C恒温箱中培养，菌体生长良好后放置于4°C冰箱中保存， 以备后用。(2)Saccharomyces cerevisiae DQl所述的酿酒酵母&iccharomyces cerevisiae DQ1，或者为利用木质纤维素生物质的发酵菌种。Saccharomyces cerevisiae DQl为本实验室诱变筛选的乙醇发酵菌种， 用以燃料乙醇的同步糖化发酵，本菌种包藏于中国普通微生物保藏中心(CGMCC)，保藏号为 No. 2582，详细内容参见本申请人申请的中国专利技术专利CN 101434913A。YPD 培养基活化KH2PO4 2g/L ；MgSO4 ·7Η204 lg/L ； (NH4)2SO4 lg/L ；Yeast extract lg/L ；glucose 60g/L;驯化培养基25%的水解液YPD培养基体积/水解液体积=4 1 制取，水解液中营养盐成分和YPD中保持一致；50%的水解液YPD培养基体积/水解液体积=2 1制取，水解液中营养盐成分和YPD中保持一致。三、固态生物脱毒与发酵(1) 一级种子培养用无菌水从试管斜面中洗脱A. resinae ZNl孢子悬液，并通过血球计数法计算孢子浓度，从而进行稀释，使孢子浓度为IO5 IO8个/ml，以3 20%的接种量接入木质纤维素原料中，木质纤维素原料的含水量10 90%，放置到20 40°C恒温箱中进行培养1 4天；将从试管洗脱孢子悬液接入固态的木质纤维素生物质，固态培养种子，接种量 2 20%，含水量10 90%，温度为20 40°C，时间为1 4天；(2)生物脱毒与发酵将已经培养好的一级种子接入到新鲜木质纤维素原料中，其中接种量为3 20%，含水量为10 90%，稀酸处理的木质纤维素原料先用20% (w/w)的氢氧化钠调节pH 到4 7，放置于20 40°C条件下培养，根据木质纤维素原料处理方式和强度的不同，生物脱毒的时间在1 7天；所述的直接将一级种子以固态接固态的方式接入到需要脱毒的预处理木质纤维素生物质中，其相关参数为接种量3 20%，含水量10% 90%，温度为20 40°C，时间为1 7天；将经过A. res本文档来自技高网...
【技术保护点】
入纤维素酶和乙醇发酵菌种进行燃料乙醇的同步糖化与发酵生产。ＺＮ１孢子并稀释后接入到预处理后木质纤维素原料中，培养到有菌丝生长，作为一级种子；将已经培养好的一级种子接入到预处理后木质纤维素原料中，调节原料ｐＨ到４～７，含水量１０～９０％，放置于２０～４０℃条件下培养１～７天；生物脱毒后的木质纤维素接ＭＰａ；或者用浓度０．５～５％ｗ／ｗ的稀硫酸预浸后在稀酸预处理反应器中反应１～１５ｍｉｎ，温度为１６０～２４０℃；二、脱毒与发酵ＰＤＡ培养基接种真菌Ａｍｏｒｐｈｏｔｈｅｃａ ｒｅｓｉｎａｅ ＺＮ１，２０～３０℃培养，洗脱Ａ．ｒｅｓｉｎａｅ１．一种对预处理后木质纤维素生物质进行生物脱毒的方法，其特征在于，具体步骤为：一、预处理原料的制备将已经被粉碎机粉碎至０．１～２０ｍｍ，水洗并烘干的木质纤维素原料，分别在蒸汽爆破装置中处理１～１５ｍｉｎ，条件１６０～２４０℃，０．３～２．０
【技术特征摘要】
1.一种对预处理后木质纤维素生物质进行生物脱毒的方法，其特征在于，具体步骤为一、预处理原料的制备将已经被粉碎机粉碎至0. 1 20mm，水洗并烘干的木质纤维素原料，分别在蒸汽爆破装置中处理1 15min，条件160 240°C，0. 3 2. OMPa ；或者用浓度0. 5 5% w/w的稀硫酸预浸后在稀酸预处理反应器中反应1 15min，温度为160 240°C ；二、脱毒与发酵PDA培养基接种真菌Amorphotheca resinae Zm，20 30°C培养，洗脱 A. resinae ZNl 孢子并稀释后接入到预处理后木质纤维素原料中，培养到有菌丝生长，作为一级种子；将已经培养好的一级种子接入到预处理后木质纤维素原料中，调节原料PH到4 7，含水量 10 90%，放置于20 40°C条件下培养1 7天；生物脱毒后的木质纤维素接入纤维素酶和乙醇发酵菌种进行燃料乙醇的同步糖化与发酵生产。2.如权利要求1所述的一种对预处理后木质纤维素生物质进行生物脱毒的方法，其特征在于，在所述的步骤一中，所述的原料为在160 240°C，0. 3 2. OMPa条件下蒸汽膨爆预处理得到的；在稀酸浓度0. 5 5% w/w预浸，预处理时间1 15min，预处理温度为 160 240°C条件下得到的木质纤维素生物质。3.如权利要求1所述的一种对预处理后木质纤维素生物质进行生物脱毒的方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲍杰，朱智楠，张建，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31
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